ความก้าวหน้าล่าสุดของเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับสภาพแสงน้อยในโคมไฟดอกแดนดิไลอันคืออะไร

เหตุใดเซลล์แสงอาทิตย์สำหรับสภาพแสงน้อยจึงสำคัญต่อโคมไฟสวนแดนดิไลอัน

ไฟสวนสำหรับดอกแดนดิไลอันต้องทำงานในสภาวะแวดล้อมที่ค่อนข้างรุนแรง ซึ่งจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์พิเศษ ส่วนใหญ่ติดตั้งในตำแหน่งที่ได้รับแสงแดดน้อยอยู่แล้ว เช่น ใต้ต้นไม้ หรือมุมที่ร่มในสวน โดยเฉพาะทางตอนเหนือที่แสงแดดมีจำกัด เซลล์แสงอาทิตย์จากซิลิคอนแบบธรรมดาไม่สามารถทำงานได้ดีในสภาวะเหล่านี้ เมื่อมีเมฆครึ้มหรือแสงไม่ตกโดยตรง แผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปจะลดประสิทธิภาพลงประมาณครึ่งหนึ่ง หรือบางครั้งมากกว่านั้น และเมื่อชาร์จแบตเตอรี่ไม่เต็ม ผู้ใช้งานมักพบว่าไฟจะกระพริบหรือดับเร็วเกินไปในช่วงคืนฤดูหนาวที่ยาวนาน หรือในช่วงฤดูใบไม้ผลิที่มีอากาศมืดครึ้ม

ไฟประดับรูปพืชดอกแดนดิไลออนที่มีรูปร่างกลมๆ ทำให้การเก็บพลังงานเป็นเรื่องยากพอสมควร เพราะเส้นโค้งต่างๆ มักจะสร้างเงาบังตัวเอง ส่งผลให้ได้รับแสงน้อยกว่าแผงธรรมดาแบบแบนราบประมาณ 30% เมื่อไม่มีเซลล์แสงอาทิตย์พิเศษที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในแสงอ่อน รูปทรงโค้งสวยเหล่านี้จึงกลายเป็นปัญหามากกว่าข้อได้เปรียบ สำหรับไฟสวนรุ่นต่อไป ผู้ผลิตควรเน้นที่ประสิทธิภาพการทำงานภายใต้แสงสว่างอ่อนระดับต่ำกว่า 100 ลักซ์ ซึ่งเป็นสภาพที่เกิดขึ้นเมื่อต้นไม้บังแสงแดดส่วนใหญ่หรือในช่วงเวลาเย็น ขณะนี้เซลล์แสงอาทิตย์รุ่นใหม่บางประเภทยังสามารถทำงานได้ที่ประสิทธิภาพประมาณ 12 ถึง 15% แม้ในสภาวะแสงสลัว ในขณะที่เซลล์ซิลิคอนทั่วไปจะทำงานได้ลดลงมากจนเหลือเพียง 5 ถึง 7% สิ่งนี้หมายความว่าไฟจะสามารถติดค้างได้ตลอดทั้งคืนอย่างเชื่อถือได้ ทำให้เปลี่ยนจากแค่ของตกแต่งสวยงามในฤดูใบไม้ผลิ กลายเป็นสิ่งที่ผู้คนสามารถพึ่งพาได้ตลอดทั้งปี ในทุกพื้นที่ของสนามหญ้า

นวัตกรรมเปอโรว์สไกต์และควอนตัมดอทที่ขับเคลื่อนประสิทธิภาพในสภาพแสงน้อย

เปอโรว์สไกต์ที่ปรับช่องว่างพลังงานเพื่อประสิทธิภาพสูงสุดภายใต้สภาวะแสงกระจายที่ต่ำกว่า 100 ลักซ์

เหตุผลที่เซลล์แสงอาทิตย์เปอโรว์สไกต์ทำงานได้ดีในสภาพแสงน้อย เกิดจากวิธีการปรับคุณสมบัติช่องว่างพลังงานของวัสดุเหล่านี้ เมื่อผู้ผลิตเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุเหล่านี้ วัสดุจะสามารถสร้างประจุไฟฟ้าได้ดีขึ้นแม้ในกรณีที่แสงแดดถูกกระจายแทนที่จะเป็นแสงโดยตรง เช่น ในช่วงเช้ามืด ตอนบ่ายแก่ หรือในวันที่มีเมฆมาก การทดสอบแสดงให้เห็นว่าเปอโรว์สไกต์สามารถดูดซับอนุภาคแสงได้มากกว่าแผงซิลิคอนทั่วไปประมาณ 35-40% เมื่อมีระดับแสงต่ำกว่า 100 ลักซ์ ทำให้วัสดุเหล่านี้เหมาะสำหรับใช้ในไฟสวนที่ต้องทำงานได้อย่างเหมาะสมแม้อยู่ในที่ร่มบางส่วนหรือในช่วงฤดูหนาว สิ่งที่ทำให้วัสดุเหล่านี้แตกต่างจากเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบเดิม คือ ความสามารถในการผลิตพลังงานอย่างต่อเนื่องแม้ระดับแสงจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นบ่อยในพื้นที่สนามหลังบ้านที่เงาไม้เคลื่อนที่และเมฆลอยมาปิดบังแสงแดดตลอดทั้งวัน

จุดควอนตัมที่ตอบสนองต่อรังสีอินฟราเรดใกล้เคียง ช่วยขยายการดูดซับสเปกตรัมแสงไปยังสภาพแวดล้อมที่มีร่มเงาและแสงกรองผ่านใบไม้

เทคโนโลยีจุดควอนตัมเปิดโอกาสใหม่ในการเก็บเกี่ยวแสง เพราะสามารถดักจับความยาวคลื่นอินฟราเรดใกล้เคียงที่แทรกผ่านใบไม้ได้ และยังคงมีอยู่มากแม้ในพื้นที่ร่มเงา เมื่อนำจุดควอนตัมพิเศษเหล่านี้มาใช้ในแผงรับแสงรูปดอกแดนดิไลออน จะสามารถเปลี่ยนรังสีความร้อนที่เหลือทิ้งให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า ซึ่งจากการทดสอบภาคสนามล่าสุดพบว่า ทำให้ไฟสามารถทำงานต่อได้นานขึ้นประมาณ 2 ชั่วโมง 18 นาที ซึ่งถือว่ามีความแตกต่างอย่างมากสำหรับไฟสวนที่ติดตั้งใต้ต้นไม้ใหญ่หรือโครงหลังคาแบบเพอร์โกล่า ที่ซึ่งแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปมักหยุดทำงานหลังพระอาทิตย์ตกดินประมาณ 4 ชั่วโมง เทคโนโลยีนี้มีความโดดเด่นเมื่ออนุภาคนาโนขนาดเล็กเหล่านี้สามารถใช้ประโยชน์จากแสงที่ตามองไม่เห็น ทำให้กระบวนการชาร์จไฟยังคงมั่นคงแม้อยู่ท่ามกลางเงาจำนวนมาก

ประสิทธิภาพจริง: การเพิ่มเวลาการทำงานและการตรวจสอบผลภาคสนาม

การทดลองในแถบสแกนดิเนเวียและแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ: ให้แสงสว่างในเวลากลางคืนนานขึ้น 42% เมื่อเทียบกับไฟที่ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอน

การวิจัยที่ดำเนินการในประเทศแถบสแกนดิเนเวียและบางพื้นที่ของแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ ซึ่งโดยทั่วไปมีเพียงประมาณ 3.5 ชั่วโมงแสงแดดจุดสูงสุดต่อวัน แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพจริงของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่ที่ทำงานได้ดีแม้ในสภาพแสงน้อย นอกห้องปฏิบัติการ เมื่อทดสอบอย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลา 12 เดือน ไฟประดับรูปดอกแดนดิไลออนที่ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตจากวัสดุเพอรอฟสไกต์ร่วมกับควอนตัมดอทสามารถใช้งานได้นานกว่ารุ่นที่ใช้แผงซิลิคอนทั่วไปเกือบครึ่งหนึ่ง ซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถเรืองแสงได้ตลอดคืน แม้ในช่วงวันฤดูหนาวที่มืดครึ้ม โดยแสงธรรมชาติแทบไม่ถึง 100 ลักซ์ เป็นส่วนใหญ่ของวัน เกิดขึ้นได้อย่างไร? เนื่องจากแผงที่ปรับปรุงแล้วสามารถดูดซับสเปกตรัมของแสงที่มีอยู่ได้มากกว่า ทำให้ทำงานได้ดีภายใต้ท้องฟ้าที่มีเมฆปกคลุม และยังสามารถรับแสงสะท้อนจากพื้นผิวต่างๆ ได้อีกด้วย เรายังได้ทดสอบประสิทธิภาพตามแนวชายฝั่งโอเรกอน และหลังจากใช้งานมาตลอดทั้งปีท่ามกลางอากาศเค็มและความชื้น แผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้ยังคงผลิตพลังงานได้เท่าเดิมกับตอนที่ติดตั้งครั้งแรก

จากประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการ PCE (23.7%) สู่ผลผลิตในสนาม: การแปลงความเสถียรของแสงต่ำให้เป็นความน่าเชื่อถือของแสงแบบแดนดิไลท์

ผลการทดลองในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่า เซลล์เพอรอฟสไกต์เหล่านี้มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไฟฟ้าอยู่ที่ประมาณ 23.7% เมื่อทดสอบภายใต้สภาวะแสงต่ำที่คงที่และสม่ำเสมอ แต่สิ่งที่สำคัญจริงๆ สำหรับการใช้งานประจำวันคือความสามารถในการรักษาแรงดันไฟฟ้าให้มีเสถียรภาพเมื่อแสงแดดเปลี่ยนแปลงไปตลอดทั้งวัน โคมไฟ Dandelion แก้ปัญหานี้ได้ด้วยระบบจัดการพลังงานอัจฉริยะที่ช่วยป้องกันไม่ให้ไฟ LED เกิดการกระพริบเมื่อมีเมฆลอยผ่าน—สิ่งที่โคมไฟพลังงานแสงอาทิตย์ราคาถูกส่วนใหญ่ทำไม่ได้ เรายังได้รวบรวมข้อมูลจากการใช้งานจริงที่แสดงผลลัพธ์น่าประทับใจเช่นกัน คือความสว่างที่คงที่ประมาณ 94% ในช่วงฤดูกาลต่างๆ โดยความแตกต่างของประสิทธิภาพระหว่างฤดูร้อนกับฤดูหนาวมีเพียงประมาณ 5% เท่านั้น ซึ่งถือว่าไม่เลวเลยเมื่อพิจารณาจากความแปรปรวนของสภาพอากาศ สิ่งนี้หมายความโดยทางปฏิบัติคือ ผู้คนจะได้รับแสงสว่างที่เชื่อถือได้ แม้เดินใต้ต้นไม้หรือเผชิญกับหมอกในตอนเช้า โดยไม่จำเป็นต้องปรับตั้งอะไรอยู่ตลอดเวลา การที่สามารถนำตัวเลขที่ยอดเยี่ยมจากห้องปฏิบัติการมาเปลี่ยนให้กลายเป็นประสิทธิภาพการใช้งานจริงได้ทุกคืน ทำให้โคมไฟเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในสวนและทางเดิน ซึ่งผู้คนต้องการความชัดเจนในการมองเห็นโดยไม่ต้องกังวลเรื่องการบำรุงรักษา

ซินเนอร์จี้ด้านการออกแบบ: รูปทรงเรขาคณิตแบบพืชแดนเดอร์ไลอันช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยวแสงในสภาพแสงน้อยได้อย่างไร

มุมการจับแสงแบบ 360° และโครงสร้างพื้นผิวที่ทำความสะอาดตัวเองได้ ช่วยเพิ่มการดูดซับพลังงานแสงที่มีประสิทธิภาพ

ไฟพลังงานแสงอาทิตย์ที่ออกแบบเลียนแบบดอกแดนดิไลอันรวมเอาภูมิปัญญาของธรรมชาติเข้ากับเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ขั้นสูง เพื่อดักจับพลังงานทุกหยดที่มีอยู่ได้อย่างเต็มที่ แม้ในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย รูปร่างกลมมนของมันช่วยให้สามารถรับแสงแดดจากทุกทิศทาง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญมากในสวนที่ต้นไม้มักบดบังแสงแดดโดยตรงเป็นส่วนใหญ่ของวัน การวิจัยบางชิ้นเมื่อไม่นานมานี้ระบุว่าการออกแบบรูปทรงกลมเหล่านี้สามารถดูดซับแสงที่กระจายตัวได้มากกว่าแผงแบตเตอรี่แบบเรียบธรรมดาประมาณ 37% ทำให้ทำงานได้ดีขึ้นในเวลากลางคืนด้วย อีกหนึ่งกลอุบายอันชาญฉลาดคือชั้นเคลือบที่พิเศษ ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้ฝุ่นและน้ำเกาะผิวหน้า โดยไม่มีการป้องกันนี้ การติดตั้งในสวนมักจะเสียประสิทธิภาพไปถึง 12 ถึง 18% ในแต่ละเดือนเพียงเพราะคราบสกปรกสะสม ระบบโดยรวมจึงยังคงความสะอาดโดยไม่จำเป็นต้องเช็ดล้าง ส่วนรูปโค้งยังช่วยลดการสะท้อนที่สูญเปล่า และนำพาแสงที่กระเจิงไปยังเซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ด้านล่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ คุณสมบัติทั้งหมดนี้ทำให้ไฟประเภทนี้ทำงานได้ดีเกินคาด แม้ในสภาพที่มีเงา ความชื้น หรือมลพิษ มันแสดงให้เห็นว่าการดูดีนั้นไม่จำเป็นต้องแลกด้ากับประสิทธิภาพในการใช้งาน เพราะโซลูชันพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับอนาคตควรทำงานได้ดีทั้งสองด้าน

คำถามที่พบบ่อย

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำงานในสภาพแสงน้อยคืออะไร

เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำงานในสภาพแสงน้อยถูกออกแบบมาเพื่อทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในสภาวะที่แสงแดดมีน้อยหรือไม่ได้รับแสงโดยตรง เช่น ใต้ต้นไม้ ในช่วงที่มีเมฆครึ้ม หรือในพื้นที่ที่มีเงาบัง

เหตุใดเซลล์แสงอาทิตย์เปอโรว์สไกต์จึงเหมาะกับสภาวะแสงน้อยมากกว่า

เซลล์แสงอาทิตย์เปอโรว์สไกต์มีคุณสมบัติแถบแบนด์แกปที่ปรับได้ ซึ่งทำให้สามารถสร้างประจุไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้ในแสงที่กระจายหรือแสงที่ไม่ได้ตกโดยตรง เหมาะสมกับสภาวะแสงน้อย

ควอนตัมดอทช่วยในการเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์อย่างไร

ควอนตัมดอทสามารถดูดซับคลื่นแสงใกล้อินฟราเรดที่สามารถทะลุผ่านใบไม้ได้ ทำให้สามารถใช้ประโยชน์จากแสงในที่ร่มและแปลงเป็นพลังงานที่ใช้งานได้

ไฟสวนรูปดอกแดนดิไลอันมีความโดดเด่นอย่างไร

รูปร่างกลมของไฟรูปดอกแดนดิไลอันช่วยให้สามารถรับแสงได้รอบทิศทาง 360° และลดการเกิดเงา ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการเก็บแสงที่กระจายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เซลล์แสงอาทิตย์เหล่านี้ทำงานอย่างไรในสภาพแวดล้อมจริง

การศึกษาแสดงให้เห็นว่า เซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำงานได้ดีในสภาพแสงน้อย ซึ่งติดตั้งในไฟรูปดอกแดนดิไลอัน มีระยะเวลาการส่องสว่างในเวลากลางคืนยาวนานขึ้นถึง 42% เมื่อเทียบกับไฟที่ใช้เซลล์ซิลิคอนแบบดั้งเดิม แม้ในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย เช่น ประเทศแถบสแกนดิเนเวีย และภูมิภาคแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ

PCE หมายถึงอะไร และมีความสำคัญอย่างไร

PCE ย่อมาจากประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน (Power Conversion Efficiency) ซึ่งเป็นตัวชี้วัดสำคัญที่บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า โดยเฉพาะภายใต้สภาวะแสงที่เปลี่ยนแปลงไป